输电线路距离保护设计

辽宁工业大学电力系统继电保护课程设计（论文）题目：输电线路距离保护设计（1）

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课程设计（论文）任务及评语

院（系）：电气学院教研室：电气工程及其自动化

续表

摘要

距离保护是以距离测量元件为基础构成的保护装置，又称阻抗保护。当系统正常运行时，保护装置安装处的电压为系统的额定电压，电流为负载电流，而发生短路故障时，其电压降低、电流增大。因此，电压和电流的比值，在正常状态下和故障状态下是有很大变化的。由于线路阻抗和距离成正比，保护安装处的电压与电流之比反映了保护安装处到短路点的阻抗，也反映了保护安装处到短路点的距离。所以可按照距离的远近来确定保护装置的动作时间，这样就能有选择地切除故障。

本次课程设计主要输电线路的距离保护，根据已知系统的接线图，来确定保护1距离保护三段的整定值并校验各段的灵敏度，同时分析系统在最小运行方式下振荡时，保护1各段距离保护的动作情况。最后分析动作过程并采用MATLAB建立系统模型进行仿真分析输出系统正常状态和故障状态下的电流和电压波形，判断系统是否会出现继电器的误动作并分析其动作与否的原因，用实验数据来验证计算的准确性。

关键词：距离保护；故障点；整定计算；仿真

目录

第1章绪论 (1)

1.1 输电线路距离保护概述 (1)

1.2 本文研究容 (1)

第2章输电线路距离保护整定计算 (2)

2.1 距离Ι段整定计算 (2)

2.2 距离Ⅱ段整定计算 (2)

2.3 距离Ⅲ段整定计算 (3)

2.4 系统振荡和短路过渡电阻影响分析 (4)

2.4.1 系统震荡特性 (4)

2.4.2 短路过渡电阻影响分析 (7)

第3章距离保护原理图的与动作过程分析 (9)

3.1 保护1各段距离保护的动作过程 (9)

3.2 三段式距离保护的原理框图 (9)

第4章MATLAB建模仿真分析 (11)

4.1 距离保护MATLAB建模 (11)

4.2 距离保护仿真波形及分析 (12)

第5章课程设计总结 (15)

第6章参考文献 (16)

第1章绪论

1.1输电线路距离保护概述

输电线路距离保护是指利用阻抗元件来反应短路故障的保护装置，阻抗元件的阻抗值是接入该元件的电压与电流的比值，也就是短路点至保护安装处的阻抗值。因线路的阻抗值与距离成正比，所以叫距离保护或阻抗保护。系统在正常运行时，不可能总工作于最大运行方式下，因此当运行方式变小时，电流保护的保护围将缩短，灵敏度降低；而距离保护测量的是短路点至保护安装处的距离，受系统运行方式影响较小，保护围稳定，常用于线路保护

电力系统稳定运行主要有符合要求电网结构、系统运行方式和电力系统继电保护来保证。高压及以上等级电网中，继电装置可靠性和速动性有双重主保护来保证，其选择性和灵敏性主要由相间接地故障后被保护延时段来保证。距离保护是以距离测量元件为基础构成保护装置，称阻抗保护。系统正常运行时，保护装置安装处的电压为系统的额定电压，电流负载电流，发生短路故障时，电压降低、电流增大。因此，电压和电流比，正常状态和故障状态有很大变化。由于线路阻抗和距离成正比，保护安装处的电压与电流之比反映了保护安装处到短路点的阻抗，也反映保护安装处到短路点距离。所以按照距离远近来确定保护动作时间，这样就能有选择地切除故障。

当前微计算机硬件的更新和网络化发展在计算机控制领域。单片机与DSP芯片二者技术上的融合，主要体现在运算能力的提高及嵌入式网络通信芯片的出现和应用等方面。这些发展使硬件设计更加方便。高性价比使冗余设计成为可能，为实现灵活化、高可靠性和模块化的通用软硬件平台创造了条件。硬件技术的不断更新和微机保护设计网络化，将为距离保护的设计和发展带来一种全新的理念和创新，它会大大简化硬件设计、增强硬件的可靠性，使装置真正具有了局部或整体升级的可能。

1.2本文研究容

本次课程设计的主要是输电线路的距离保护。计算和分析主要容是计算保护1距离保护Ⅰ段、Ⅱ段和Ⅲ段整定值和灵敏度，计算灵敏度同时要注意每个保护的动作时间要精确，上述工作完成后接下来对设计提出的系统震荡和短路过渡电阻对系统的影响进行相应的计算分析，并确定距离保护的围，并分析系统在最小运行方式下振荡时，保护1各段距离保护的动作情况。后用MATLAB仿真，验证计算的正确性。

第2章 输电线路距离保护整定计算

2.1 距离Ι

段整定计算

距离Ι段动作阻抗的整定

距离I 段按躲开下一条线路出口处短路的原则整定

其中：8.0=I rel

K 计算相间距离保护第Ⅰ段动作阻抗

断路器1、3、4QF 处距离保护第Ⅰ段的动作时间和灵敏度分别为：

0431===ⅠⅠⅠop op op t t t

%80431===ⅠⅠⅠsen sen sen K K K

确定动作时限：t=0S

整定阻抗角与线路阻抗角相等，保护区为被保护线路全长的80%。

2.2 距离Ⅱ段整定计算

距离II 段与相邻线路距离保护I 段相配合，或躲开线路末端变电所变压器低压出口侧出口处短路时的阻抗值整定。

（1）与相邻线路第Ⅰ段配合。

AB I res I op Z K Z =1.Ω

=⨯⨯==6.9304.08.01.AB I res I op Z K Z

动作阻抗为：

：最小分支系数 8.0=∏

rel

K 助增分支：

汲出系数为：1

总的分支系数为： 整定阻抗为：

灵敏度校验： 要求：≥1.3～1.5

满足要求

（2）躲开线路末端变电所变压器低压出口侧出口处短路时的阻抗值。

动作阻抗为： ：最小分支系数

整定阻抗为：

灵敏度校验： 要求：≥1.3～1.5

满足要求

相间距离II 段整定值取上述两项中较小值。 整定阻抗为：

整定时间为：t=0.5S

47.2147.2.=⨯==汲助b b in bm K K K I

op b rel AB II rel II op Z K K Z K Z 2.min .1.''+=min .b K 47

.215

15

1210min min max =++=++=

sB sB AB sA b Z Z Z Z K Ω=⨯⨯+⨯=''+=64.392.1547.28.012

0.82.min .1.　Z K K Z K Z I

op b rel AB II rel II op AB II

op II

sen Z

Z K 1

.=

30

.31264.391

.===AB II

op II

sen Z Z K B b rel AB II

rel II op Z K K Z K Z min .1.''+=m in .b K Ω=⨯⨯+⨯=''+=68.855.3847.28.012

0.8min .1.　Z K K Z K Z B b rel AB II

rel II op AB II

op II

sen Z Z K 1.=14.712

68.851.===AB II op II

sen Z Z K Ω=⨯⨯+⨯=''+=64.4272.1647.28.012

0.82.min .1.　Z K K Z K Z I

op b rel AB II rel II op